9月14至19日即將在德國慕尼黑舉行的飲料科技商品交易會上,來自鄰近小鎮魏恩斯泰凡(Weihenstephan,一個以啤酒聞名的小鎮)的科學家將向人們展示幫助啤酒釀造廠節能的技術核心部分。啤酒釀造是所有食物生產中能耗最多的工業之一。這些來自慕尼黑工業大學的釀造學工程師希望,他們的新釀造工藝能夠幫助啤酒釀造節能20%。
在過去的一百年中,所有啤酒釀造廠都有一個最基本的技術戒律:啤酒釀造廠必須使用水壺,因為只有夠結實的水壺才能產生熬制啤酒原料(麥芽汁)所需的110℃至160℃的高溫。這一生產工藝要消耗大量能量。傳統啤酒釀造廠中一半的能量(精確地說是45%),都用來處理麥芽汁。正因為這一處理過程能量消耗大,科學家們多年來才一直在尋找減少該過程熱量及電力消耗的方法。
研究人員想到的一個方法是使用熱電聯產發電廠。本報曾經報道過,熱電聯產發電廠效率高且環保。但該技術卻不太適用于釀酒廠,因為熱電聯產電廠最多能產生90℃的溫度,而熬制麥芽汁則至少需要110℃高溫。為彌補熱電聯產電廠的這一缺陷,來自慕尼黑工業大學資源及能源科技研究所的工作人員自2008年8月起就一直在試驗一種新方法:將熱電聯產電廠與所謂的“沸石儲能系統”相結合。
“沸石儲能系統”主要通過熱化學的方法將能量儲存在直徑2至3毫米的沸石球當中。沸石球是多孔的堅硬小球,由硅酸鹽礦石形成,具有優良的儲熱性能。1克沸石的內部表面積可達500平方米,位于其表面的微孔則可以吸收大量水分直至飽和。而當飽和沸石受熱,水分蒸發,便能鎖住熱量,將其儲存于體內。只要將干涸、充滿熱能的沸石球再次放入水中,便能釋放高達250℃的高溫。研究人員就是利用這一熱化學原理彌補熱電聯產電廠所缺少的20℃溫度,讓它能滿足啤酒釀造廠的需求。
為實現這一目標,工作人員利用了啤酒生產過程中的時間空檔。工程總指揮露斯博士說:“夜晚,啤酒釀造廠所需能量很少。在這段時間內,我們可以把熱電聯產電廠產生的多余熱量儲存到沸石中。到了白天,當需要高溫熬制麥芽汁時,再將沸石中的熱量釋放出來即可。”通過這一方法,便能有效利用資源,降低能量消耗。
在計算機模擬實驗中,沸石與熱電聯產電廠的最新組合表現得十分完美,而真正的測試也正在進行當中。研究人員在魏恩斯泰凡鎮上建立了一家測試工廠,使用全新的器材模擬啤酒生產過程。露斯博士表示,她非常想知道試驗的結果,因為雖然這套系統肯定會帶來正面的效果,但沒人知道它到底能節省多少能量。不過據研究人員估計,它至少能節能10%。
在接下來的工作中,研究人員將模擬包括原料加工在內的整個釀酒廠的能量消耗。按計劃,他們將把釀造廠清潔系統、釀造設備、發酵室、儲存酒窖以及灌注設施都加熱至90℃,而不是160℃(麥芽汁加工不能低于110℃)。研究人員希望,這一手段以及沸石儲熱系統聯合能將啤酒釀造廠的能耗減少20%。據露斯博士說,過去10年中,所有的節能方法加起來也沒能使釀造廠節能如此之多。實驗將于2011年中結束。各釀酒廠,不論規模大小,都在迫切期待實驗結果。其中一些廠商已經對接下來的試驗計劃產生了濃厚的興趣。
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